“STEM”視角下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)方法研究

賴玉金

【摘要】“STEM”是一種新型教學(xué)理念，將它應(yīng)用到初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，使科學(xué)、技術(shù)、工程作用于數(shù)學(xué)，可以提高學(xué)生的思維能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，使他們懂得了應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來共同解決生活中發(fā)生的問題的道理，從而提高了學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】“STEM”的教育理念;初中數(shù)學(xué);教學(xué)方法;初探

“STEM”是目前備受教育界關(guān)注的一種新型教學(xué)理念，是更加強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)四個(gè)方面教育的課程，而科學(xué)、技術(shù)和工程都是通過數(shù)學(xué)聯(lián)系起來的.因此，應(yīng)用“STEM”的教學(xué)理念來進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，從而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).筆者將就“STEM”視角下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)從利用科學(xué)原理，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的思維能力;應(yīng)用技術(shù)手段，激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和引入工程問題，可以為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)三種方法教學(xué)進(jìn)行初步探究.

一、利用科學(xué)原理，提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的思維能力

從宏觀的角度來講，數(shù)學(xué)是科學(xué)的工具，幾乎所有的科學(xué)結(jié)論都是科學(xué)家們應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)精確計(jì)算得出的.但在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中許多的數(shù)學(xué)問題也可以用物理現(xiàn)象來解決，也就是說科學(xué)和數(shù)學(xué)可以相互利用.筆者曾經(jīng)看到過一個(gè)利用杠桿原理來解決平面幾何的問題.

如圖所示，三角形ABC的面積為1，D，E，F(xiàn)分別是BC，AC，AB上的三等分點(diǎn)，求三角形PQS的面積.解答：把整個(gè)圖形想象成一塊水平放置的紙板.在A點(diǎn)掛一個(gè)1 g的砝碼，在B點(diǎn)掛一個(gè)2 g的砝碼，在C點(diǎn)掛一個(gè)4 g的砝碼.由杠桿原理：F是AB邊上的支點(diǎn)，相當(dāng)于承受了3 g的重物，這樣的話整個(gè)圖形的重心應(yīng)該在FC上;D是BC邊上的支點(diǎn)，相當(dāng)于承受了6 g的重物，這樣的話整個(gè)圖形的重心應(yīng)該在AD上.于是，整個(gè)圖形的重心就應(yīng)該落在FC和AD的交點(diǎn)S上，因此，S必須是AD邊的支點(diǎn).而A重1 g，D重6 g，則AS∶SD=6∶1.于是S△ASC=67S△ADC=67×13S△ABC=27.類似地，S△BQC和S△APB都等于27，剩下的S△PQS就等于17.由此可見，將物理現(xiàn)象應(yīng)用于數(shù)學(xué)教學(xué)中，可以給學(xué)生提供一種新的思考問題的方式，一種題型還可以應(yīng)用其他學(xué)科的知識(shí)來解決，或者遇到比較難的數(shù)學(xué)題目可以靈活應(yīng)用科學(xué)知識(shí)來尋找答案而不至于思維僵化，使學(xué)生明白科學(xué)與數(shù)學(xué)可以相互利用，從而開闊了學(xué)生解決問題的視野，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的思維能力.

二、應(yīng)用技術(shù)手段，激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣

按常理來說技術(shù)與數(shù)學(xué)根本扯不上關(guān)系，但科學(xué)與技術(shù)密不可分，將科學(xué)合理應(yīng)用就轉(zhuǎn)化為技術(shù)，而科學(xué)和數(shù)學(xué)又可以相互作用，于是技術(shù)與數(shù)學(xué)就有了必然的聯(lián)系.而且現(xiàn)在在數(shù)學(xué)教學(xué)中最常用的技術(shù)就是現(xiàn)代信息技術(shù)，因?yàn)閿?shù)學(xué)內(nèi)容比較抽象，利用信息技術(shù)可以呈現(xiàn)出教學(xué)中難以呈現(xiàn)的課程內(nèi)容，能迅速集中學(xué)生的注意力，開闊他們思維.例如，在平面幾何中進(jìn)行“點(diǎn)、線、面”三者關(guān)系教學(xué)時(shí)，教師利用多媒體制作成動(dòng)畫課件，在講課一開始就將課件作為開場白呈現(xiàn)給學(xué)生：一根線一頭拿在手里，一頭吊一重物，手的位置不動(dòng)來回?cái)[動(dòng)重物，那么重物就是點(diǎn)，重物劃過就形成一條弧線，重物和線在擺動(dòng)過程中就形成一個(gè)扇形的面，還是手的位置不動(dòng)讓重物做圓周運(yùn)動(dòng)，那么重物和線轉(zhuǎn)動(dòng)就形成一個(gè)圓錐體.通過演示學(xué)生就已經(jīng)明白了“點(diǎn)、線、面”三者關(guān)系，然后再結(jié)合教師的講解，學(xué)生的理解就更加透徹和全面.所以，在數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用技術(shù)手段，可以將一些不好用語言表述的概念直觀、形象地表達(dá)出來，使學(xué)生更容易理解和接受，使課堂教學(xué)事半功倍，也激發(fā)了學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng).

三、引入工程問題，可以為學(xué)生將來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)

工程是科學(xué)的結(jié)晶，是技術(shù)的體現(xiàn)，科學(xué)、技術(shù)和工程環(huán)環(huán)相扣、高度融合.既然數(shù)學(xué)與科學(xué)和技術(shù)有內(nèi)在的聯(lián)系，那么數(shù)學(xué)與工程的關(guān)系也就不言而喻了.因此，在初中數(shù)學(xué)的教學(xué)中引入工程問題，可以使學(xué)生從工程問題上體會(huì)數(shù)學(xué)的奧妙和數(shù)學(xué)的作用，成為學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的一種動(dòng)力.比如，在初中數(shù)學(xué)中經(jīng)常會(huì)遇到這樣的工程類的題目：已知某項(xiàng)工程由甲工程隊(duì)單獨(dú)做需要a天完成;如果由乙工程隊(duì)先單獨(dú)做b天，那么剩下的工程還需要兩隊(duì)合做c天才能完成.（其中，a，b，c都為常數(shù)，且a>c）求：（1）求乙工程隊(duì)單獨(dú)完成這項(xiàng)工程所需的天數(shù);（2）求兩隊(duì)合做完成這項(xiàng)工程所需的天數(shù).雖然這樣的題是為學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)而出的，但是工程對(duì)學(xué)生來說很熟悉，比如，修建鐵路、改擴(kuò)建公路和建造高樓等，通過在數(shù)學(xué)課堂上引入工程問題，使學(xué)生明白了數(shù)學(xué)的廣泛應(yīng)用和數(shù)學(xué)功能的強(qiáng)大以及學(xué)好數(shù)學(xué)的重要性，給學(xué)生形成一種無形的學(xué)習(xí)動(dòng)力，使學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的勁頭更足，學(xué)習(xí)質(zhì)量更優(yōu)，而且通過用數(shù)學(xué)知識(shí)解決工程問題，使學(xué)生對(duì)工程有了進(jìn)一步的了解，對(duì)為學(xué)生將來學(xué)習(xí)工程類專業(yè)打下一定的基礎(chǔ).

“STEM”的教學(xué)理念雖然是為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個(gè)素養(yǎng)方面的教育，但事實(shí)上他們之間本身就存在相互的聯(lián)系，只有將它們高度融合，這四個(gè)素養(yǎng)才會(huì)在學(xué)生身上充分體現(xiàn)，才會(huì)達(dá)到“STEM”的教育目的.因此，將“STEM”應(yīng)用于初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，不僅使教師的教學(xué)方法得到創(chuàng)新，教學(xué)手段更加靈活，而且學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的同時(shí)可以對(duì)其他領(lǐng)域有個(gè)初步的了解，對(duì)激發(fā)學(xué)生不斷地?cái)U(kuò)展和探索性學(xué)習(xí)起了很好的榜樣作用，并且開闊了學(xué)生的視野，發(fā)散了他們的思維，使他們懂得了生活中發(fā)生的大多數(shù)問題需要應(yīng)用多種學(xué)科的知識(shí)來共同解決的道理，從而提高了學(xué)生的綜合能力和綜合素養(yǎng).

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